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Sistemas de protección de taludes

Un sistema de protección de taludes tiene por objeto incrementar la seguridad de la circulación vial y reducir el costo de mantenimiento de una ruta. Por el Dr. Ing. Daniel Greco y el Lic. Ricardo Martínez, socios gerentes de Paramassi Andina.
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EDITORIAL

*Por el Dr. Ing. Daniel Greco y el Lic. Ricardo Martínez, socios gerentes de Paramassi Andina.

 

Uno de los objetivos centrales que tiene un sistema de protección de taludes es incrementar la seguridad de la circulación vial, evitando la caída de rocas sobre la calzada y con ello eventuales accidentes; los que pueden ser directos, en caso de eventos sobre vehículos en tránsito, o indirectos, en caso de colisión con rocas en la ruta. Adicionalmente, estos permiten reducir el costo de mantenimiento de una ruta, dado que la atención de cada evento puede realizarse en forma planificada y no de emergencia.

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS

Una clasificación general permite distinguir entre:
1. SISTEMAS DE DEFENSA ACTIVA: son aquellos que actuando directamente sobre la zona afectada, buscan impedir que se produzca algún movimiento de materiales fijando in situ los bloques rocosos inestables, conteniendo los mismos y por tanto eliminando el riesgo de desprendimientos. Ejemplos de estos sistemas son:

  1. Malla de triple torsión: conformadas por alambre de acero galvanizado con protección especial tipo Galfan (zinc-aluminio), y tejido con triple torsión, lo que le confiere gran resistencia y estabilidad.
  2. Malla de triple torsión reforzada: consiste en un refuerzo del anterior con la instalación de una cuadrícula superficial de bulones cortos y el tendido de cables de acero en diagonal, permitiendo mayor adherencia al talud rocoso y mayor resistencia conferida por los bulones y cables de acero, lo que es variable en función de la superficie de la cuadrícula.
  3.  Red de cables de acero: constituido por paneles de red de cable de acero monofilar (un solo cable), con diferentes dimensiones de abertura de malla, fijadas en sus nudos por mordazas o grapas cerradas a presión, galvanizadas electrolíticamente. La abertura de la malla y el tipo de mordaza define la resistencia de la red.
  4.  Red de anillos: constituidas por anillos de acero galvanizado entrelazados entre sí sin solución de continuidad (tipo “antisubmarino”), y de una muy elevada resistencia. Su configuración permite gran adaptabilidad a la morfología del talud en laderas irregulares. Los anillos trabajan en conjunto en la red, y por ello son ideales para soportar altas cargas e impactos de alta energía, ya sea de forma concentrada y distribuida.

2. SISTEMAS DE DEFENSA PASIVA: son aquellos que permiten interceptar los bloques rocosos en algún punto de su trayectoria desde el lugar de su desprendimiento, impidiendo que alcancen la calzada. El sistema debe ser capaz de absorber la energía cinética del bloque hasta su impacto (lo que depende de su masa y velocidad), y retenerlo en un lugar seguro y fácil de remover. Esto exige un dimensionamiento energético, de altura y de ubicación particular para cada talud. Estos sistemas pueden además clasificarse en:

  • Rígidos o semi-rígidos: aquellos que tienen nula o escasa capacidad de deformación (muros de Hº, gaviones, etc.).
  • Dinámicos: los que absorben la energía cinética transformándola en energía de deformación, en forma controlada. Son muy flexibles en su instalación y recuperables luego de cada desprendimiento.

Los sistemas de defensa activa pueden también definirse como “soluciones superficiales”, dado que su acción exige cubrir la superficie de un talud o de un macizo rocoso, mientras que los sistemas de defensa pasiva pueden definirse como “soluciones lineales”, dado que su instalación es en la base de un talud.

 

El diseño de la solución óptima para cada talud

La elección de un sistema activo o pasivo es básicamente una decisión técnica-económica, considerando la superficie y altura del talud con riesgo de desprendimientos, y la facilidad de mantenimiento posterior. En caso de utilizar sistemas activos, la elección de uno u otro sistema depende de la calidad de la roca y del tamaño de los posibles desprendimientos.

En cualquier caso, la seguridad de cada talud exige un diseño particular del sistema a utilizar, respondiendo a las características morfológicas y de riesgo (frecuencia y severidad). Además, es frecuente la conveniencia de utilizar sistemas combinados, atendiendo a singularidades rocosas en un talud, de manera que la solución integral global no resulte sobredimensionada, sin afectar la seguridad global.

Aspectos particulares para el diseño de pantallas dinámicas

Se trata de sistemas diseñados para interceptar la caída de rocas en un punto de su trayectoria, cuando el talud es de gran superficie, con focos importantes de desprendimientos de tamaño mediano a grande, y que no es posible revestirlo utilizando sólo sistemas activos.

Además, es necesario considerar que cada talud presenta una geometría diferente, tanto en pendiente como en rugosidad, por lo que cada posible desprendimiento significa una trayectoria particular y una energía propia (en cada punto de su trayectoria de caída) que depende tanto de la masa como de la velocidad alcanzada.

Por lo expuesto, el diseño y cálculo de cada pantalla dinámica requiere un estudio geométrico y de energías involucradas (utilizando herramientas informáticas de simulación de desprendimientos de rocas), y a  partir de un análisis de los resultados estadísticos y de la experiencia acumulada en este tipo de solución, se realizan las propuestas más racionales.

Algunos de los datos necesarios para realizar la simulación son:

  • Tamaño de los bloques y zonas “fuente” desde donde se desprenden.
  • Perfil de la ladera (planimetría existente, o plano topográfico de la zona).
  • Rugosidad de la superficie de la ladera.
  • Coeficientes de restitución que representan los materiales de la ladera.
  • Localización propuesta de la pantalla.

La selección de los parámetros de entrada empieza con la identificación de la trayectoria del desprendimiento, desde donde se originan los mismos, hasta el área que requiere protección y la localización propuesta de la pantalla, que en general es una berma inferior de talud o aquella que precede al emboquille de un túnel.

El tamaño de las rocas involucradas depende del tamaño de los bloques en el área de origen y de su comportamiento durante el desprendimiento (posibilidad de fragmentación). Los bloques de mayor tamaño encontrados en la base del talud, que se puedan identificar como caídas desde el área de origen, son una posible alternativa para la determinación del tamaño de bloque de diseño.

Para el cálculo se determinan todos los focos de posibles desprendimientos, desde donde se simulan al menos 50 trayectorias diferentes, obteniendo los siguientes resultados:

  1. Energía máxima de impacto de la roca en cada punto de su trayectoria y en condiciones teóricas (valor más probable).
  2. Altura mínima de barrera (altura  máxima de la roca en cada punto de su trayectoria).

Estos datos, contrastados con los de las diferentes opciones comerciales de las pantallas (postes, membranas, elementos disipadores, etc.) permiten definir la instalación más adecuada a cada talud. El rango de capacidad de absorción de energía certificada es en general desde 300 kilo julios hasta 5000 kilo julios (equivalente a bloques de 16 toneladas a 90 kilómetros por hora), y alturas entre tres y siete metros.

 

Conclusiones

Los sistemas descriptos son en general una solución muy adecuada para:

  • Incremento en los estándar de seguridad en el tránsito vial.
  • Reducción de costos y mejora de gestión de mantenimiento y conservación de las rutas.
  • Reducción de costos de diseño a la hora de definir pendientes de estabilidad de taludes, o embocaduras de túneles.

El cumplimiento de estas premisas es el resultado de la elección adecuada del  sistema para cada talud, garantizando además el mínimo costo de inversión, de reposición de componentes y de tareas de mantenimiento, y de una adecuada instalación, con la que se asegura el funcionamiento de todos sus componentes acorde al diseño.